Selamat Datang dan Selamat Belajar di Wardaya College! Kamu dapat download modul & contoh soal serta kumpulan latihan soal kelarutan dan hasil kali kelarutan pdf pada link dibawah ini:
Definisi
Kelarutan (solubility) adalah jumlah maksimum suatu zat yang dapat larut dalam suatu pelarut.
Satuan kelarutan umumnya dinyatakan dalam gram/L atau mol/L (M).
Hasil kali kelarutan ($K_{sp}$) dinyatakan sebagai hasil kali ion-ion (satuan Molar) dalam larutan jenuhnya, dengan masing-masing konsentrasi dipangkatkan koefisiennya.
Contohnya: $\mbox{Ag}_{2}\mbox{SO}_{4}(s)\rightleftharpoons2\mbox{Ag}^{+}(aq)+\mbox{SO}_{4}^{2-}(aq)$
$\begin{alignedat}{1}K_{sp} & =[\mbox{Ag}^{+}]^{2}[\mbox{SO}_{4}^{2-}]\end{alignedat}
$
Konsep Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan
Kelarutan Suatu Zat
Dalam mempelajari hubungan kelarutan dan hasil kali kelarutan, besarnya kelarutan suatu zat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :
1. Jenis Pelarut
Dalam hal ini senyawa polar atau non polar. Karena senyawa polar akan mudah larut dalam senyawa polar dan sebaliknya.
2. Suhu
Jika zat terlarut dalam bentuk padatan, biasanya semakin tinggi kelarutannya jika suhu dinaikkan. Hal ini disebabkan dengan adanya panas menyebabkan energi kinetik partikel semakin besar dan pergerakan partikel menjadi semakin cepat yang diiringi dengan melemahnya gaya antar molekul padatan tersebut.
Sehingga, partikel-partikel akan mudah ditarik oleh pelarut. Lain halnya jika zat terlarut dalam bentuk gas, maka kelarutannya akan semakin berkurang jika terjadi kenaikan suhu, karena energi kinetik partikel gas akan semakin besar dan memudahkannya untuk lepas dari larutan.
Garam Merupakan Senyawa Ion
Garam merupakan senyawa ion yang tentunya berhubungan dengan kelarutan dan hasil kali kelarutan, yang dalam larutannya mempunyai kelarutan yang berbeda. Ada yang mudah larut contohnya $\mbox{NaCl}$ dan ada yang sukar larut contohnya $\mbox{AgCl}$. Persamaan ionnya:
${\mbox{NaCl}}\rightarrow\mbox{Na}^{+}+\mbox{Cl}^{-}$
${\mbox{AgCl}}\rightleftharpoons\mbox{Ag}^{+}+\mbox{Cl}^{-}$
Karena garam-garam adalah elektrolit, maka garam yang terlarut akan terionisasi, sehingga dalam larutan akan terbentuk suatu kesetimbangan ion.
Larutan Jenuh
Suatu larutan akan mencapai titik jenuhnya (larutan jenuh) dimana larutan tersebut tidak mampu melarutkan sejumlah zat lagi.
Atau pada kelarutan dan hasil kali kelarutan kiga sebut dengan istilah larutan jenuh adalah jumlah maksimal zat (gram atau mol) yang dapat larut dalam 1 L larutan. Pada titik jenuh inilah nilai hasil kali konsentrasi ion-ionya sama dengan Ksp.
Hubungan Kelarutan dengan Hasil Kali Kelarutan (KSP)
Hubungan kelarutan dengan hasil kali kelarutan (Ksp): Pada larutan jenuh ion $\mbox{A}_{x}\mbox{B}_{y}$
$\begin{array}{ccccc}
\mbox{A}_{x}\mbox{B}_{y}(s) & \rightleftharpoons & x\mbox{A}^{y+}(aq) & + & y\mbox{B}^{x-}(aq)\\
s & & xs & & ys
\end{array}$
$K_{sp}=[\mbox{A}^{y+}]^{x}[\mbox{B}^{x-}]^{y}$
Hubungan dengan s (kelarutan)
$\begin{alignedat}{1}K_{sp} & =(xs)^{x}(ys)^{y}\\
& =x^{x}\cdot s^{x}\cdot y^{y}\cdot s^{y}\\
& =x^{x}\cdot y^{y}\cdot s^{(x+y)}\\
s & =\sqrt[(x+y)]{\frac{K_{sp}}{x^{x}\cdot y^{y}}}
\end{alignedat}
$
Contoh:
$\begin{array}{ccccc}
\mbox{Al(OH)}_{3}(s) & \rightleftharpoons & \mbox{Al}^{3+}(aq) & + & 3\mbox{OH}^{-}(aq)\\
s & & s & & 3s
\end{array}$
$\begin{alignedat}{1}K_{sp} & =[\mbox{Al}^{3+}][\mbox{OH}^{-}]^{3}\\
& =(s)(3s)^{3}\\
& =27s^{3}
\end{alignedat}
$
Pengaruh Ion Sejenis / Ion Senama
Pengaruh ion sejenis / ion senama. Penambahan ion sejenis akan menurunkan kelarutan.
Jika kita mengkaji larutan yang mengandung dua zar terlarut yang memiliki ion senama, misalkan, ${\mbox{AgCl}}$ daN $\mbox{AgNO}_{3}$. Selain penguraian ${\mbox{AgCl}}$, proses berikut juga manambah konsentrasi total ion senama perak dalam larutan:
$\mbox{AgNO}_{3}(s)\rightarrow\mbox{Ag}^{+}(aq)+\mbox{NO}_{3}^{-}(aq)$
jika $\mbox{AgNO}_{3}$ ditambahkan pada larutan ${\mbox{AgCl}}$ jenuh, meningkatnya {[}$\mbox{Ag}^{+}$ akan membuat hasil kali ion lebih besar daripada hasil kali kelarutan.
$Q_{c}=[\mbox{Ag}^{+}][\mbox{Cl}^{-}]$>$K_{sp}$
Untuk kembali ke kesetimbangan, sebagian ${\mbox{AgCl}}$ akan mengendap di larutan, sebagai mana diprediksi oleh asas Le Chatelier, sampai hasil kali ion sekali lagi sama dengan $K_{sp}$. Efek penambahan ion senama, dengan demikian, menurunkan kelarutan garam (${\mbox{AgCl}}$) dalam larutan.
Contoh Soal Pengaruh Ion Sejenis / Ion Senama
Hitung kelarutan perak klorida (dalam g/L) dalam perak nitrat $6.5\times10^{-3}$!
- Spesi yang relavan dalam larutan ialah ion $\mbox{Ag}^{+}$ (dari ${\mbox{AgCl}}$ dan $\mbox{AgNO}_{3}$) dan ion $\mbox{Cl}^{-}$
- Penguraian $\mbox{AgNO}_{3}$
$\begin{aligned}\mbox{AgNO}_{3}(s) & \rightleftharpoons\hspace{1em}\hspace{1em}\mbox{Ag}^{+}(aq)+\hspace{1em}\mbox{NO}_{3}^{-}\\
& \hspace{1em}\hspace{1em}6.5\times10^{-3}\hspace{1em}\hspace{1em}6.5\times10^{-3}\\
\\
\\
\end{aligned}
$
Misalkan $s$ adalah kelarutan molar ${\mbox{AgCl}}$ dalam larutan $\mbox{AgNO}_{3}$.
Kita ringkas perubahan konsentrasi sebagai berikut
$\begin{aligned}\\
& \mbox{Mula-mula}\\
& \mbox{Perubahan}\\
& \mbox{Kesetimbangan}
\end{aligned}
$$\begin{aligned}{\mbox{AgCl}}(s) & \rightleftharpoons\hspace{1em}\hspace{1em}\mbox{Ag}^{+}(aq)+\hspace{1em}\hspace{1em}\mbox{Cl}^{-}\\
& \hspace{1em}\hspace{1em}6.5\times10^{-3}\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}0\\
& \hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}+s\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}+s\\
& \hspace{1em}(6.5\times10^{-3}+s)\hspace{1em}\hspace{1em}\hspace{1em}s
\end{aligned}
$ - Menghitung kelarutan
$\begin{aligned}K_{sp} & =[\mbox{Ag}^{+}][\mbox{Cl}^{-}]\\
1.6\times10^{-6} & =(6.5\times10^{-3}+s)(s)
\end{aligned}
$
Karena ${\mbox{AgCl}}$ sangat tidak larut dan kehadiran ion $\mbox{Ag}^{+}$ dari $\mbox{AgNO}_{3}$ akan lebih menurunkan kelarutan ${\mbox{AgCl}}$, $s$ haruslah sangat kecil dibandingkan dengan $6.5\times10^{-3}$.
Jadi, dengan menerapkan pendekatan $6.5\times10^{-3}+s\thickapprox6.5\times10^{-3}$ kita dapatkan
$\begin{aligned}K_{sp} & =(6.5\times10^{-3})(s)
s & =2.5\times10^{-8}
\end{aligned}
$
Kelarutan ${\mbox{AgCl}}$ dalam $\mbox{AgNO}_{3}$
$\begin{aligned}\frac{2.5\times10^{-8}}{1L}\times\frac{143,.4g\,{\mbox{AgCl}}}{1mol\,{\mbox{AgCl}}} & =3.6\times10^{-6}\end{aligned}
$g/L
Reaksi Pengendapan
Terbentuk atau tidaknya endapan dari campuran larutan elektrolit bergantung pada hasil kali konsentrasi ion-ionnya.
$\begin{array}{ccccc}
\mbox{A}_{x}\mbox{B}_{y}(s) & \rightleftharpoons & x\mbox{A}^{y+}(aq) & + & y\mbox{B}^{x-}(aq)\end{array}$
Untuk mengetahui terbentuk endapan dapat ditentukan dengan membandingkan nilai $K_{sp}$ dengan $Q_{c}$.
$Q_{c}$ merupakan hasil kali konsentrasi ion-ion yang dipangkatkan dengan koefisiennya.
$\begin{alignedat}{1}Q_{c} & =[\mbox{A}^{y+}]^{x}[\mbox{B}^{x-}]^{y}\end{alignedat}
$
$K_{sp}<Q_{c}$: larutan belum jenuh, tak terjadi endapan, yakni suatu larutan yang masih dapat melarut- kan zat terlarutnya pada suhu tertentu.
$K_{sp}=Q_{c}$: larutan tepat jenuh, tepat mulai terbentuk endapan, suatu larutan dengan jumlah zat terlarut (molekul atau ion) yang telah maksimum pada suhu tertentu
$K_{sp}>Q_{c}$: larutan lewat jenuh, endapan semakin banyak, suatu larutan dengan zat terlarut yang melebihi jumlah maksimum kelarutannya pada suhu tertentu.
Contoh Soal Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan Beserta Jawabannya
- Berapakah kelarutan $Ag_{2}CrO_{4}$ dalam 5 L air jika diketahui $K_{sp}=8\times10^{-9}$.
Jawaban
$\begin{array}{ccccc}
\mbox{Ag}_{2}\mbox{CrO}_{4}(s) & \rightleftharpoons & 2\mbox{Ag}^{+}(aq) & + & \mbox{CrO}_{4}^{2-}(aq)\\
s & & 2s & & s
\end{array}$
$\begin{alignedat}{1}K_{sp} & =[\mbox{Ag}^{+}]^{2}[\mbox{CrO}_{4}^{2-}]\\
8\times10^{-9} & =(2s)^{2}(s)\\
s & =\sqrt[3]{\frac{8\times10^{-9}}{4}}\\
& =1,26\times10^{-3}\mbox{M}
\end{alignedat}
$
Jika $\mbox{Ag}_{2}\mbox{CrO}_{4}$ terlarut dalam 0,2 M $\mbox{AgNO}_{3}$.
Tentukan kelarutan $\mbox{Ag}_{2}\mbox{CrO}_{4}$.
$\begin{array}{ccccc}
\mbox{Ag}_{2}\mbox{CrO}_{4}(s) & \rightleftharpoons & 2\mbox{Ag}^{+}(aq) & + & \mbox{CrO}_{4}^{2-}(aq)\\
s & & 2s & & s\\
\mbox{AgNO}_{3} & \rightarrow & \mbox{Ag}^{+} & + & \mbox{NO}_{3}^{-}\\
0,2\mbox{ M} & & 0,2\mbox{ M} & & 0,2\mbox{ M}
\end{array}$
$\begin{alignedat}{1}K_{sp}\mbox{Ag}_{2}\mbox{CrO}_{4} & =[\mbox{Ag}^{+}]^{2}[\mbox{CrO}_{4}^{2-}]\\
8\times10^{-9} & =(2s+0,2)^{2}(s)\\
8\times10^{-9} & =0,04\times s\\
s & =2\times10^{-7}\mbox{M}
\end{alignedat}
$ - Apabila ke dalam larutan jenuh $\mbox{BaSO}_{4}$ (Ksp=$10^{-10}$) ditambahkan $\mbox{Na}_{2}\mbox{SO}_{4}$ 0,1 M tentukan kelarutan $\mbox{BaSO}_{4}$ setelah penambahan tersebut!
Jawaban
Pada perhitungan Ksp:
$Ksp=[\mbox{Ba}^{2+}][\mbox{SO}_{4}^{2-}]$
karena kelarutan awal sangat kecil, maka dapat kita andaikan seluruh $\mbox{SO}_{4}^{2-}$ berasal dari $\mbox{Na}_{2}\mbox{SO}_{4}$, kemudian nilai $\mbox{Ba}^{2+}$ inilah yang dapat kita nyatakan sebagai kelarutan yang baru:
$\begin{aligned}10^{-10} & =s\times0,1\\
s & =10^{-9}
\end{aligned}
$ - Periksalah apakah bila dicampurkan 100 mL larutan $\mbox{AgNO}_{3}$$4\times10^{-3}\mbox{M}$ dan 400 mL larutan $\mbox{CaCl}_{2}$$2,5\times10^{-3}\mbox{M}$ akan terbentuk endapan ${\mbox{AgCl}}$? $(K_{sp}{\mbox{ AgCl}}=1,8\times10^{-10})$
Jawaban
$\begin{array}{ccccc}
{\mbox{AgCl}} & \rightleftharpoons & \mbox{Ag}^{+} & + & \mbox{Cl}^{-}\\
\mbox{AgNO}_{3} & \rightarrow & \mbox{Ag}^{+} & + & \mbox{NO}_{3}^{-}\\
4\times10^{-4}\mbox{mol} & & 4\times10^{-4}\mbox{mol} & & 4\times10^{-4}\mbox{mol}\\
\mbox{CaCl}_{2} & \rightarrow & \mbox{Ca}^{2+} & + & 2\mbox{Cl}^{-}\\
1\times10^{-3}\mbox{mol} & & 1\times10^{-3}\mbox{mol} & & 2\times10^{-3}\mbox{mol}
\end{array}$
$\begin{alignedat}{1}Q_{c} & =[\mbox{Ag}^{+}][\mbox{Cl}^{-}]\\
& =\left(\frac{4\times10^{-4}}{0,1+0,4}\right)\left(\frac{2\times10^{-3}}{0,1+0,4}\right)\\
& =(8\times10^{-4})(4\times10^{-3})\\
& =3,2\times10^{-6}
\end{alignedat}
$
Karena $Q_{c}>K_{sp}$, maka percampuran tersebut akan terbentuk endapan.